Hubble detecta vapor de água na atmosfera de um pequeno exoplaneta

O mundo fumegante pode ser uma amostra de planetas ricos em água em toda a nossa galáxia

A busca por vida no espaço anda de mãos dadas com a busca por água em planetas que orbitam outras estrelas. A água é uma das moléculas mais comuns do universo e toda a vida na Terra a necessita. A água atua como solvente, dissolvendo substâncias e permitindo reações químicas importantes em células animais, vegetais e microbianas. É muito melhor nisso do que outros líquidos.

Os astrónomos ficam surpreendidos quando encontram evidências de vapor de água em exoplanetas. O alvo mais recente é o planeta GJ 9827d, que pode ter uma atmosfera rica em água ao seu redor. O planeta tem apenas o dobro do diâmetro da Terra e poderia ser um exemplo de mundos potencialmente ricos em água em outras partes da nossa galáxia. Mas não planeje comprar um imóvel no GJ 9827d. O planeta está tão quente Vênusa 800 graus F. Isso o torna um mundo muito quente.

Esta é uma representação artística do exoplaneta GJ 9827d, o menor exoplaneta com vapor de água detectado em sua atmosfera. O planeta poderia ser um exemplo de planetas potenciais com atmosferas ricas em água em outras partes da nossa galáxia. O planeta, que tem aproximadamente o dobro do diâmetro da Terra, orbita a estrela anã vermelha GJ 9827. Existem dois planetas internos no sistema à esquerda. As estrelas de fundo são desenhadas como podem ser vistas a olho nu quando olhamos para o nosso Sol. O sol está muito fraco para ver. A estrela azul no canto superior direito é Regulus; A estrela amarela no meio inferior é Denebola; A estrela azul no canto inferior direito é o pico. A constelação de Leão está à esquerda e a constelação de Virgem está à direita. Ambas as constelações estão distorcidas da nossa visão terrestre a uma distância de 97 anos-luz. Crédito da imagem: NASA, ESA, Leah Hostak (STScI), Ralph Crawford (STScI)

O Telescópio Espacial Hubble encontra vapor de água na atmosfera de um pequeno exoplaneta

Astrônomos usando o Telescópio Espacial Hubble da NASA observaram o menor exoplaneta onde foi detectado vapor de água na atmosfera. GJ 9827d, com um diâmetro aproximadamente duas vezes maior que o da Terra, poderia servir como um exemplo de potenciais planetas com atmosferas ricas em água em outras partes da nossa galáxia.

“Esta será a primeira vez que poderemos mostrar diretamente, através da deteção atmosférica, que estes planetas com atmosferas ricas em água podem realmente existir em torno de outras estrelas,” disse o membro da equipa Björn Beneke, do Instituto Trottier para Investigação de Exoplanetas da Universidade de Montreal. . “Este é um passo importante para determinar a prevalência e diversidade de atmosferas em planetas rochosos.”

“A presença de água num planeta tão pequeno é uma descoberta histórica”, acrescentou a co-investigadora principal Laura Kreidberg do Instituto Max Planck de Astronomia em Heidelberg, Alemanha. “Está mais perto do que nunca de caracterizar mundos verdadeiramente semelhantes à Terra.”

Estudo da atmosfera do planeta

No entanto, ainda é muito cedo para saber se o Hubble mediu uma pequena quantidade de vapor de água usando espectroscopia numa atmosfera inchada e rica em hidrogénio, ou se a atmosfera do planeta consiste principalmente de água, que foi deixada para trás após a evaporação da atmosfera. hidrogênio/hélio sob radiação estelar. .

“Nosso programa de observação, liderado pelo investigador principal Ian Crosfield, da Universidade do Kansas, em Lawrence, Kansas, foi projetado especificamente com o objetivo não apenas de detectar moléculas na atmosfera do planeta, mas também de procurar especificamente vapor de água. Ambos os resultados serão emocionante, se o vapor de água era dominante ou pouco Classificar “Numa atmosfera dominada pelo hidrogénio”, disse o autor principal do artigo, Pierre-Alexis Roy, do Instituto Trottier para Pesquisa de Exoplanetas da Universidade de Montreal.

“Até agora, não fomos capazes de detectar diretamente a atmosfera de um planeta tão pequeno. “Estamos entrando lentamente neste sistema agora”, acrescentou Beinecke. “Em algum momento, à medida que estudamos planetas pequenos, deve haver um transição onde não há mais hidrogênio.” “Nestes pequenos mundos, eles têm uma atmosfera semelhante à de Vênus (dominada por dióxido de carbono).”

Dado que o planeta é tão quente como Vénus, a 800 graus Fahrenheit, seria certamente um mundo inóspito e húmido se a atmosfera consistisse principalmente de vapor de água.

Implicações e pesquisas futuras

Atualmente, a equipe tem duas possibilidades. Um cenário é que o planeta ainda esteja agarrado a uma atmosfera rica em hidrogénio e cheia de água, o que o torna um planeta jovem.Netuno. Alternativamente, pode ser uma versão mais quente do JúpiterEuropa, que contém duas vezes mais água que a Terra sob a sua crosta. “O planeta GJ 9827d pode ser metade água e metade rocha. Haverá muito vapor de água no topo de um corpo rochoso menor”, disse Beinecke.

Se o planeta tem uma atmosfera residual rica em água, deve ter-se formado longe da sua estrela hospedeira, onde a temperatura é fria e a água está disponível na forma de gelo, em comparação com a sua localização atual. Neste cenário, o planeta teria migrado para mais perto da estrela e recebido mais radiação. O hidrogênio foi aquecido e escapou, ou ainda está em processo de escapar da fraca gravidade do planeta. Uma teoria alternativa é que o planeta se formou perto da estrela quente, com vestígios de água na sua atmosfera.

O programa Hubble observou o planeta durante 11 trânsitos – eventos em que o planeta cruzou em frente da sua estrela – que foram espaçados ao longo de três anos. Durante o trânsito, a luz das estrelas é filtrada pela atmosfera do planeta e possui a assinatura espectral das moléculas de água. Se houver nuvens no planeta, elas estão suficientemente baixas na atmosfera para não obscurecerem completamente a visão da atmosfera do Hubble, e o Hubble pode sondar o vapor de água acima das nuvens.

“Observar a água é uma porta de entrada para encontrar outras coisas”, disse Thomas Green, astrofísico da Universidade da Califórnia, Califórnia. NASACentro de Pesquisa Ames no Vale do Silício, Califórnia. “Esta descoberta do Hubble abre a porta para estudos futuros desses tipos de planetas com o Telescópio Espacial James Webb. Com observações infravermelhas adicionais, o Telescópio Espacial James Webb pode ver mais, incluindo moléculas contendo carbono, como monóxido de carbono, dióxido de carbono e metano Depois de termos um inventário total dos elementos de um planeta, podemos compará-los com a estrela que ele orbita e compreender como se formou.

GJ 9827d foi descoberto pelo Telescópio Espacial Kepler da NASA em 2017. Ele completa sua órbita em torno de uma estrela anã vermelha a cada 6,2 dias. A estrela GJ 9827 está localizada a 97 anos-luz da Terra, na constelação de Peixes.

Referência: “Absorção de água no espectro de transmissão do filtro Waterworld GJ 9827d” por Pierre-Alexis Roy, Björn Beneke, Caroline Piollet, Michael A. Julie Santiago, Ian JM Crosfield, Caroline V. Morley, Laura Krydberg, Thomas Michal Evans, Jonathan Brand, Simon DeLisle, Thomas B. Verde, Kevin K. Hardegree-Ullman, Travis Barman, Jesse L. Christiansen, Diana Dragomir, Jonathan J. Fortney, Andrew W. Howard, Molly R. Kozirek e Joshua D. Lothringer, 12 de setembro de 2023, o Cartas de diários astrofísicos.
doi: 10.3847/2041-8213/acebf0

o telescópio espacial Hubble É um projeto de cooperação internacional entre a NASA e a Agência Espacial Europeia. O Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland, opera o telescópio. O Space Telescope Science Institute (STScI) em Baltimore, Maryland, conduz operações científicas no Hubble e no Webb. STScI é operado pela NASA pela Associação de Universidades para Pesquisa em Astronomia, em Washington, DC